堿金屬原子光譜

1、關于堿金屬原子的光譜第一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月元 素 周 期 表第二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 堿金屬元素 鋰 鈉 鉀 銣 銫 鈁 符 號 Li Na K Rb Cs Fr 原子序數(shù) 3 11 19 37 55 87 特性：化學性質相仿，屬于同一族，都是一價，電離電勢較小。第三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 巴耳末氫原子光譜規(guī)律固定項（末態(tài)） 決定系限動項（初態(tài)）H原子：能級 光譜項H原子光譜：第四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1 堿金屬原子的光譜一、堿金屬原子的光譜各個堿金屬原子的光譜具有相似的結構，光譜線也類似于氫原子光譜，可

2、分成幾個線系，一般觀察到的有四個線系，分別稱為主線系、第一輔線系(或稱漫線系、第二輔線系(或稱銳線系)和柏格曼系(基線系)。第五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鋰 的 光 譜 線 系紫外可見紅外線系限第六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）主線系（the principal series）：譜線最亮，波長的分布范圍最廣，第一呈紅色，其余均在紫外。（2）第一輔線系（漫線系the diffuse series）：在可見部分，其譜線較寬，邊緣有些模糊而不清晰，故又稱漫線系。（3）第二輔線系（銳線系the sharp series）：第一條在紅外，其余均在可見區(qū)，其譜線較寬，邊緣

3、清晰，故又稱銳線系。銳線系和漫線系的系限相同，所以均稱為輔線系。（4）柏格曼系（基線系the fundamental series）：波長較長，在遠紅外區(qū)，它的光譜項與氫的光譜項相差很小，又稱基線系。第七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月堿金屬原子的里德伯公式 當 時，系限。二、線系公式 有效量子數(shù)。里德伯研究發(fā)現(xiàn)，與氫光譜類似，堿金屬原子的光譜線的波數(shù)也可以表示為二項之差：1有效量子數(shù)H原子：主量子數(shù)n是整數(shù)堿金屬原子： 、 不是整數(shù)有效量子數(shù)第八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 、 和整數(shù)之間有一個差值，用 表示， 量子數(shù)虧損 與 無關， 與 有關， 大， 小， 0、1、

4、2、32量子數(shù)虧損3光譜項第九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月對一定的l, ml =0、1、2l，共2 l +1個值。4電子狀態(tài)符號電子狀態(tài)用量子數(shù) n 、 l 、 ml 描述對一定的n，l =0、1、2 n-1，共n個值。 l = 0、1、2、3、4 s、p、d、f、g堿金屬原子的能量與n、l兩個量子數(shù)有關，表示為 。一個n，對應n個能級。而且第十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 數(shù)據(jù)來源 電子態(tài) n= 2 3 4 5 6 7第二輔線系第一輔線系主線系柏格曼線系氫43484.4 16280. 5 8474.1 5186. 9 3499. 6 2535. 3 1.589 2

5、.596 3.598 4.599 5.599 6.57928581. 4 12559. 9 7017. 0 4472. 8 3094. 4 2268. 91.960 2.956 3.954 4.954 5.955 6.95412202. 5 6862. 5 4389. 2 3046. 9 2239. 4 2.999 3.999 5.000 6.001 7.0006855. 5 4381. 2 3031. 0 4.000 5.00427419. 4 12186. 4 6854. 8 4387. 1 3046. 6 2238. 30.400.050.0010.000鋰的光譜項值和有效量子數(shù)第十一張

6、，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月表4.1列出了從鋰原子的各個線系算出的T、 以及 ，從表中可以看出：(1) 一般略小于 n ， 只有個別例外。(2) 同一線系的 差不多相同，即 l 相同的 大概相同。(3) 不同線系的 不同，且l愈大， 愈小。(4) 每個線系的系限波數(shù)恰好等于另一個線系的第二項的最大值。總結以上所述，鋰原子的四個線系，可用下列公式表示：第十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月主線系鋰 原 子 光 譜 線 系第二輔線系（銳線系）第一輔線系（漫線系）柏格曼線系 （基線系）第十三張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月10 00020 00030 00040 00

7、00spdfH18679610381266707n主線系一輔系二輔系柏格曼系鋰 原 子 能 級 圖光譜項值氫 原 子 能 級 圖第十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月對鈉原子光譜，也有同樣形式的四個線系公式：主線系： 第一輔線系： 第二輔線系： 柏格曼系： 第十六張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月總結 譜線特征：1）四套線系（四套動項）； 2）三個終端（三套固定項）； 3）兩個量子數(shù)（n，l）確定能級 。光譜項與氫原子相仿堿金屬原子能級 氫原子能級 n 很大時 n 相同，l 不同的能級高低差別很大堿金屬原子能級 n 較小時，與氫

8、原子能級相差大。第十七張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 例 Na 原子的基態(tài)為3S，已知其共振線波長為589.3nm, 漫線系第一條的波長為819.3nm, 基線系第一條波長為1845.9nm, 主線系的系限波長為241.3nm,試求 3S、3P、3D、4F 各譜項的項值。糾正：習題. 2第十八張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月主線系共振線為主線系的第一條線（原子從 3P 3S 躍遷）第十九張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2 原子實極化和軌道貫穿 價電子與原子實Li：Z=3=212+1Na：Z=11=2(12+22

9、)+1K： Z=19=2(12+22+22)+1Rb：Z=37=2(12+22+32+22)+1Cs：Z=55=2(12+22+32+32+22)+1Fr：Z=87=2(12+22+32+42+32+22)+1共同之處：最外層只有一個電子價電子其余部分和核形成一個緊固的團體原子實堿金屬原子：帶一個正電荷的原子實+一個價電子H原子：帶一個正電荷的原子核+一個電子首先是基態(tài)不同-Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基態(tài)依次為：2s、3s、4s、5s、6s、7s。其次是能量不同第二十一張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共二十八

10、頁，創(chuàng)作于2022年6月原子實是一個球形對稱的結構，它里邊的原子核帶有Ze正電荷和（Z-1）e負電荷，在原子最外層運動的價電子好象是處在一個單位正電荷的庫侖場中，當價電子運動到靠近原子實時，由于價電子的電場作用，原子實中帶正電的原子核與帶負電的電子的中心會發(fā)生微小的偏移，于是負電的中心不再在原子核上，形成一個電偶極子。這就是原子實的極化。第二十四張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2022年6月極化而成的電偶極子的電場又作用于價電子，使它感受到除庫侖場以外的另加的吸引力，有效電荷不再為一個單位的正電荷，這就引起能量的降低。對于同一n值，l值較小的軌道是偏心率較大的橢圓軌道，當電子運動到一部分軌道上時，由于離原子實很近，所以引起較強的極化，對能量的影響大；對l值較大的軌道來說，是偏心率不大的軌道，近似為圓形軌道，極化效應弱，所以對能量的影響也小?？梢钥闯觯瑢δ芗壆a生影響的除了R值，還有有效電荷 ，通過前面的學習我們了解到R值是與核的質量聯(lián)系著的，而原子實極化和軌道貫穿導致了堿金屬和氫原子之間有效電荷的差別。當有效電荷 代替Z時，我們得到第二十五張，PPT共二十八頁，創(chuàng)作于2